簡筆畫帶你讀懂從原材料到新能源汽車電池
前段時間有行業(yè)外朋友對電池很感興趣,想了解怎樣從原材料到單體電芯,再到汽車用的電池的這樣一個過程。我用了一個CAD簡筆畫來介紹一下電池的這個周期,圖丑還請忍住勿噴。
首先,原材料是外購的,當(dāng)然也有部分公司自己做全產(chǎn)業(yè)鏈,自給自足。對原材料進(jìn)行檢驗后才能投入使用。整個電池到PACK包需要的零部件也很多,通常需要采購。我們就先從第一道工序說起。
因為原材料主要是由活性物質(zhì)(一般是粉體)、粘結(jié)劑(一般是液態(tài))、溶劑(液態(tài))。混合在一起之后通過攪拌便成為了粘稠的漿料狀。直觀一點,就是你平時沖泡的黑芝麻糊樣。
合漿完之后,漿料通過檢測,達(dá)到工藝要求后通過管道或者中轉(zhuǎn)車運輸?shù)酵坎嫉哪n^處。通過壓力控制,把漿料涂到箔材上,并通過高溫進(jìn)行烘干。
涂布結(jié)束后,漿料就聯(lián)結(jié)在箔材上,但是漿料內(nèi)部間隙大,需要輥壓,減少傳輸距離。輥壓一般是和分切在一塊,對大的極卷進(jìn)行分切,切成幾個小的極卷。
輥壓分切后,需要對極卷進(jìn)行極耳成型,除了使用激光切(切的是最邊上箔材,用箔材做極耳),還可以使用超聲焊接鋁片或者銅片,不過要提前留好間隙。
經(jīng)過激光切后,極片基本成型了,運送到卷繞。卷繞,即是把正極、隔膜、負(fù)極、隔膜卷到一塊。通過隔膜分開正負(fù)極,這樣一個極芯就形成了。
經(jīng)過卷繞,極芯成型后,通過一系列零部件的裝配,組裝成半成品電池的過程我們稱為組裝。主要包含了包膠、極耳預(yù)焊、蓋板焊接、折極耳、入殼、激光焊接。經(jīng)過這一個流程,電池除了注液孔,其他均與外界隔絕。
組裝過后,電芯要經(jīng)過烘烤,這個環(huán)節(jié)主要是去除水分。因為后面我們要進(jìn)行注液,而電解液對水又非常敏感,水的大量存在會破壞電解液結(jié)構(gòu),故而會進(jìn)行烘烤,通常采用抽真空和充氮氣來進(jìn)行。
進(jìn)入到注液環(huán)節(jié),也就是通過設(shè)備對事先預(yù)留在蓋板上的注液孔,把電解液注入的一個過程。
注液結(jié)束后,為了保證電解液能夠充分浸潤到卷芯里面去,會進(jìn)行高溫靜置。
靜置結(jié)束后,就到了最重要的一步,化成,顧名思義,就是活化激活電池,對電池進(jìn)行首次充電,形成SEI膜什么的我就不說了。這一步之后,電池就帶電了,而這一步,也是決定后期電池好壞的一個重要的步驟。合適的化成工藝對減少析鋰、異常篩選都有很好的指導(dǎo)意義。
化成結(jié)束后我們會對電池再次進(jìn)行高溫靜置,有問題的電池我們會挑選出來,根據(jù)實際情況看是否需要進(jìn)行二次化成。然后把電池放到二次注液房,進(jìn)行一個補液封口的工步。注液與前面一樣不再贅述。封口即是把注液孔密封起來,徹底隔絕電池內(nèi)部和外部,避免外部的空氣和水的進(jìn)入。因為在注液過程中存在電解液殘留在電池殼體表面,為了避免氧化、腐蝕電池外殼,故而需要進(jìn)行清洗,一般使用去離子水(不導(dǎo)電)清洗。
電池清洗后就到了分容,分容就是通過對電池的滿充滿放,確定電池的容量,過了分容,這個電池的容量就確定了,作為后期分檔篩選的依據(jù)。注意與化成的區(qū)別,化成一般只充電不放電,分容充電又放電。
分容過后會對電池進(jìn)行高溫和常溫靜置,然后進(jìn)行OCV測試,測量電池的電壓、內(nèi)阻相關(guān)信息。
測試結(jié)束后,根據(jù)電池的容量、電壓等信息對合格的電池進(jìn)行分檔,根據(jù)不同的要求,按照檔位組裝到模組里面。
通過串并聯(lián)組裝進(jìn)模組,并進(jìn)行相關(guān)測試。
把一個一個的模組,組裝進(jìn)PACK包里面,PACK包的外形,是根據(jù)整車的需求來設(shè)計,并不是僅采用一種外形。我們知道串聯(lián)增加電壓,并聯(lián)增加電流,驅(qū)動汽車需要一定的功率,功率等于電壓乘以電流。比如,12個3.6V、50AH電池串聯(lián),則電壓為12*3.6=43.2V增大,容量為50AH,電流不變。12個電池并聯(lián)則電壓為3.6V不變,容量為600AH,電流增加。
PACK包也必須通過一系列的檢測,當(dāng)然還要裝入重要的BMS,電池管理系統(tǒng)。合格之后才能發(fā)送給整車廠,整車廠對PACK包進(jìn)行裝備,就像裝備其他零部件一樣,這樣電池就從原材料,變成驅(qū)動汽車前進(jìn)的動力了。


